KR101676517B1 - Method and apparatus for wirelessly synchronizing image shutter of image sensor and light source - Google Patents

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Abstract

무선 전송기를 갖는 내시경 비디오 카메라 장치의 영상 센서의 작동을 휴대용 내시경 광원 장치의 작동과 무선 동기화하는 방법 및 장치는 메시지 패킷을 목표 카메라 셔터 주기, 광원 목표 위상/개시 시간/OFF 시간 및 광원 목표 ON 시간을 사용하여 광원 장치에 전송함을 포함한다. 광원 장치는 시작 시간 및 광원에 의한 광 출력을 위한 ON 시간을 조절한다. 비디오 카메라 장치는 실제 광원 시작 시간을 검출하고 폐쇄된-루프 피드백을 제공하기 위한 광 출력의 지속을 위한 광 검출기를 포함한다. 카메라 조절기는 앞서 통신된 목표 위상/개시 시간/OFF 시간 및 목표 ON 시간 및 광 검출기에 의해 감지된 실제 상 및 실제 ON 시간을 기준으로 한 광원의 실제 작동과 영상 센서의 셔터 주기 사이의 동기화를 보장한다.A method and apparatus for wirelessly synchronizing the operation of an image sensor of an endoscopic video camera apparatus having a wireless transmitter with the operation of a portable endoscope light source apparatus includes transmitting a message packet to a target camera shutter cycle, a light source target phase / start time / OFF time, To the light source device. The light source device controls the start time and the ON time for light output by the light source. The video camera apparatus includes a photodetector for detecting the actual light source start time and for continuing the optical output to provide closed-loop feedback. The camera controller ensures synchronization between the actual target operation of the light source and the shutter cycle of the image sensor based on the previously communicated target phase / start time / OFF time and target ON time and the actual phase and actual ON time sensed by the photodetector do.

Description

영상 센서의 영상 셔터와 광원을 무선 동기화하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR WIRELESSLY SYNCHRONIZING IMAGE SHUTTER OF IMAGE SENSOR AND LIGHT SOURCE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method and apparatus for wirelessly synchronizing an image shutter and a light source of an image sensor,

본 발명은 내시경 카메라(endoscopic camera) 장치의 작동을 별도의 내시경 장치가 제공되는 내시경 광원 장치의 작동과 무선 동기화(wirelessly synchronizing)하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for wirelessly synchronizing the operation of an endoscopic camera device with the operation of an endoscopic light source device provided with a separate endoscope device.

각각의 전체 하드-와이어화된 연결부(hard-wired connection)에 연결된 내시경 장치의 원격 조절은 수술 과정을 수행하기 위해 익히 공지되어 있다. 카메라, 절단 도구, 관류 장치(irrigation device), 광원 및 흡인 장치를 포함하는 다수의 장치가 네트워크를 통해 시스템 조절기에 연결된다. 시스템 조절기는 각종 장치들과 통신하거나 이를 조절할 수 있다.Remote control of an endoscopic device connected to each hard-wired connection is known in the art for performing surgical procedures. A number of devices are connected to the system controller via a network, including cameras, cutting tools, irrigation devices, light sources, and suction devices. The system controller can communicate with or adjust various devices.

조사된 광 스위칭 특징(irradiated light switching feature)를 갖는 내시경 시스템은 2007년 8월 21일자로 허여된 미국 특허 제7 258 663호에 기재되어 있다. 이 시스템의 내시경은 삽입 장치 속에 혼입된 영상 센서(image sensor)를 포함한다. 영상 센서의 민감성은 카메라 조절기로부터 이에 대하여 다수의 진동 구동 신호(pulsating driving signal)를 적용함으로써 변화시킬 수 있다. 카메라 조절기는 사용된 내시경의 형태에 따라 영상 센서의 민감성을 조절한다. 별도의 광원은 광을 삽입 장치를 통해 연장되는 광 가이드(light guide)를 통한 수술 부위로 제공한다. 광은 수술 부위에서 반사되고 영상 센서에 의해 접수된다. 삽입 장치는, 하드-와이어 연결(hard-wired connection)을 통해 영상 센서를 위한 카메라 조절기에 내시경의 형태에 관한 정보를 제공하는 메모리를 포함한다. 추가로, 광원 조절기로부터 카메라 조절기로의 와이어 연결은 광원의 기타 파라메터를 제공한다.An endoscopic system having an irradiated light switching feature is described in U.S. Patent No. 7 258 663, issued Aug. 21, 2007. The endoscope of this system includes an image sensor incorporated into the insertion device. The sensitivity of the image sensor can be changed by applying a plurality of pulsating driving signals thereto from the camera controller. The camera controller adjusts the sensitivity of the image sensor according to the type of endoscope used. A separate light source provides light to the surgical site through a light guide extending through the insertion device. Light is reflected at the surgical site and is received by the image sensor. The insertion device includes a memory for providing information about the shape of the endoscope to a camera controller for the image sensor via a hard-wired connection. In addition, the wire connection from the light conditioner to the camera conditioner provides other parameters of the light source.

미국 특허 제7 258 663호는 또한, 하나의 장(field) 또는 간격 동안에 영상 센서로부터 각각의 비디오 영상 출력 신호의 전압 수준의 평균으로부터 광 출력을 계산하기 위해 광 수준 센서를 이용함을 기재하고 있다. 이러한 평균 값을 사용하여, 광원이 광원으로부터의 열 출력의 양을 최소화하도록 작동하는 시간의 양을 조절함으로서 하드-와이어 연결을 통해 광원 작동의 시간의 길이를 조절할 수 있다. 광 출력 조절은 제공된 격막 조절 명령을 사용하여 이루어져서 광원의 홍채 격막(iris diaphragm)이 영상 센서에 의해 검출된 휘도에 응답하여 열리거나 닫히도록 한다. 따라서, 광원으로부터 제공된 광의 강도는 영상 센서에 의해 감지된 광의 강도의 관점에서 자동적으로 조절된다. 미국 특허 제7 258 663호의 피드백 배열은, 카메라 조절기와 광원 조절기 사이의 하드-와이어 연결에 의해 제공된다. 영상 센서 및 광원은 광을 제공하고 광을 내시경의 동일한 삽입 장치를 통해 감지한다. 따라서, 광원 및 카메라 조절기는 서로 인접하게 위치하며, 조절기들 사이의 하드-와이어 연결부는 실용적이다.U.S. Patent No. 7 258 663 also describes the use of a light level sensor to calculate the light output from the average of the voltage levels of each video image output signal from the image sensor during one field or interval. Using this average value, the length of time of light source operation through the hard-wire connection can be adjusted by adjusting the amount of time that the light source operates to minimize the amount of heat output from the light source. Light output modulation is accomplished using the provided diaphragm control commands to cause the iris diaphragm of the light source to open or close in response to the brightness detected by the image sensor. Thus, the intensity of the light provided from the light source is automatically adjusted in terms of the intensity of the light sensed by the image sensor. The feedback arrangement of U.S. Patent No. 7,258,663 is provided by a hard-wire connection between the camera regulator and the light source regulator. The image sensor and the light source provide light and sense light through the same insertion device of the endoscope. Thus, the light source and the camera adjuster are positioned adjacent to each other, and the hard-to-wire connection between the adjusters is practical.

그러나, 일부 관절경 수술 과정에서, 별도의 내시경 장치에 광원 및 카메라가 제공된다. 이러한 경우에, 카메라 조절기와 광원 조절기 사이에 하드-와이어 연결부를 제공하는 것은, 카메라에 대한 광원의 운동이 이들 사이의 연결 케이블의 존재로 인하여 제한되고 곤란하게 되기 때문에 실용적이지 않다. 또한, ENT 과정과 같은 일부 과정에서, 휴대용 경량 및 치밀한 수동 광원 장치가 매우 바람직하다. 또한, 카메라 장치에 대한 와이어 연결은 실용적이지 않다. 수동 광원에 의한 광의 일정한 출력은 조작되는 무거운 광원 장치 및 열의 바람직하지 않은 출력을 생성하는 대형 배터리를 필요로 하며 이에 따라 기술적 문제점을 나타낸다.However, in some arthroscopic procedures, a separate endoscope device is provided with a light source and a camera. In such a case, it is not practical to provide a hard-wire connection between the camera controller and the light source controller because the movement of the light source relative to the camera is limited and difficult due to the presence of the connecting cable therebetween. Also, in some processes, such as the ENT process, portable lightweight and compact passive light source devices are highly desirable. Also, the wire connection to the camera device is not practical. The constant output of light by a passive light source requires a heavier light source device to be operated and a large battery to produce undesirable output of the heat, thus presenting a technical problem.

광 출력의 양을 감소시키고 이에 따라 휴대용 광원 장치에 의해 필요한 에너지를 감소시키기 위하여, 목표는 비디오 영상을 수득하기에 충분한 광을 유지시키면서 비디오 카메라 장치의 영상 셔터를 갖는 광원의 주기적 또는 간헐적 작동을 동기화시키는 것이다. 광원으로부터의 에너지 출력의 감소는 존재하는 배터리의 배터리 수명을 증가시킨다. 한편, 광원 사용에서의 이러한 감소는 소형 배터리를 사용할 수 있도록 하고 이에 따라 작동시 더 적은 열을 출력하는 덜 무거운 휴대용 광원 장치를 사용할 수 있도록 한다. 와이어 연결 없이 비디오 카메라 장치 및 광원 장치를 동기화하는데 있어서의 무능은, 본 발명에 의해 해결되는 기술적 문제점이다.In order to reduce the amount of light output and thus reduce the energy required by the portable light source device, the goal is to synchronize the periodic or intermittent operation of the light source with the video shutter of the video camera device, while maintaining sufficient light to obtain a video image I will. Reducing the energy output from the light source increases the battery life of the existing battery. On the other hand, this reduction in light source usage makes it possible to use a small battery and thus a less heavy portable light source device that outputs less heat during operation. The inability to synchronize a video camera device and a light source device without wire connection is a technical problem solved by the present invention.

발명의 요약SUMMARY OF THE INVENTION

위에서 토의한 공지된 배열의 단점을 회피하거나 적어도 최소화하기 위하여, 본 발명은, 간헐적 또는 주기적 광원 출력을 비디오 카메라 장치의 전자 카메라 셔터와 동기화하기 위한 비디오 카메라 장치로부터 광원 장치로의 무선 통신을 제공한다. In order to avoid or at least minimize the disadvantages of the known arrangements discussed above, the present invention provides wireless communication from a video camera device to a light source device for synchronizing intermittent or periodic light output with an electronic camera shutter of a video camera device .

또한, 본 발명은, 예를 들면, ENT (귀, 코, 목) 수술 과정에서 사용하기 위한 최소 크기의 배터리를 사용하여 설계된 휴대용 무선 광원 장치를 제공한다. 본 발명은 추가로 관절경에 적용할 수 있으며, 여기서 상이한 각의 내시경 팁(different angled endoscopic tip)은 동일한 내시경에서 카메라 장치 및 광원 장치를 제공함에 있어서의 곤란성을 나타낸다.The present invention also provides a portable wireless light source device designed using a battery of minimum size for use in, for example, an ENT (ear, nose, and neck) surgery procedure. The present invention is further applicable to arthroscopes, wherein different angled endoscopic tips present difficulties in providing a camera device and a light source device in the same endoscope.

본 발명의 하나의 양태는, 카메라로부터, 광원의 작동을 위한 시간 길이를 제공하는 광원 및 데이터의 작동을 트리거하는 목표 위상 또는 시간 변이에 관한 정보 또는 데이터를 갖는 광원 장치로의 무선 메시지 패킷(wireless message packet)을 제공한다.One aspect of the present invention relates to a method and system for providing a wireless message packet from a camera to a light source device having information about the target phase or time variation that triggers the operation of the light source and data providing a time length for operation of the light source, message packet.

다른 양태에서, 카메라 장치는, 광원이 광을 제공하는 정확한 시작 시간 및 작동 시간을 검출하기 위한 영상 센서로부터의 광센서 또는 광 검출기를 포함한다. 광 검출기로 측정된 정보는, 광원 조절기로 보내진 무선 조절 신호를 위한 정보를 조절하여, 광원 작동이 비디오 카메라 장치의 전자 카메라 셔터와 동기화되는 것을 보장하기 위한 카메라 조절기에 대한 피드백을 제공한다. 이러한 피드백은, 광원의 작동이 비디오 카메라 장치의 카메라 셔터와 직접 동기화되도록 보장하는 폐쇄된-루프 시스템(closed-loop system)을 제공한다. 배열은 광원 장치를 위한 배터리의 사용을 최소화하며, 이에 따라 배터리에 대한 크기 중량 요건을 감소시킨다.In another aspect, the camera device includes an optical sensor or photodetector from an image sensor for detecting an accurate start time and operating time at which the light source provides light. The information measured by the photodetector regulates information for the wireless control signal sent to the light conditioner to provide feedback to the camera conditioner to ensure that the light source operation is synchronized with the electronic camera shutter of the video camera device. This feedback provides a closed-loop system that ensures that the operation of the light source is directly synchronized with the camera shutter of the video camera device. The arrangement minimizes the use of batteries for light source devices, thereby reducing size weight requirements for the battery.

본 발명은 또한, 비디오 카메라 장치의 카메라 조절기로부터 별도의 휴대용 내시경 광원 장치의 광원 조절기로의 무선 신호를 제공하는 방법에 관한 것이다. 광원 장치에 의해 수신된 무선 신호에서의 주기적 메시지 패킷(message packet)은 광원의 시작 시간 및 시간 길이를 조절하며, 광원은 수술 부위에 조명을 제공한다. 따라서, 광원 작동은, 일반적으로 일정하게 잔류하는, 영상 센서의 셔터 속도보다는, 전형적으로 조절된다.The present invention also relates to a method of providing a wireless signal from a camera controller of a video camera device to a light source controller of a separate portable endoscope light source device. A periodic message packet in the radio signal received by the light source device controls the start time and length of the light source, and the light source provides illumination to the surgical site. Thus, the light source operation is typically adjusted rather than the shutter speed of the image sensor, which typically remains constant.

다른 양태에서, 광원 조절기는 출발 램프 또는 발광 다이오드 작동에서 추가의 설정된 위상 변이 또는 시간 지연을 제공한다. 카메라 조절기로부터의 무선 신호에 의해 제공된 목표 위상을 단순히 작동시키는 대신에, 추가의 위상 변이는, 비디오 카메라 장치의 광 검출기에 의해 이후에 검출되는 개개의 데이터 비트(data bit)에 상응한다. 예를 들면, 광원 출력의 초기 및 말기는 2 마이크로초(microsecond)에 의해 전방으로 시간 변이되거나 대신에 2 마이크로초에 의해 지연되어 "하나의" 비트 신호(bit signal)를 제공하는 시간일 수 있다. 광원 출력의 초기 및 말기는 둘 다 1 마이크로초 전방으로 변이되거나 1 마이크로초로 지연되어 "제로(zero)" 비트 신호를 제공할 수 있다. 광원이 광 출력을 제공하는 전체 시간 길이는 변하지 않는다.In another aspect, the light source conditioner provides a further set phase shift or time delay in the start lamp or light emitting diode operation. Instead of simply operating the target phase provided by the radio signal from the camera controller, the additional phase shift corresponds to an individual data bit which is subsequently detected by the optical detector of the video camera device. For example, the beginning and end of the light output may be time shifted forward by 2 microseconds, or alternatively may be delayed by 2 microseconds to provide a " one "bit signal . Both the beginning and end of the light source output may be shifted forward by one microsecond or delayed by one microsecond to provide a " zero "bit signal. The total time length over which the light source provides light output remains unchanged.

이러한 데이터 이동 배열에서, 광 출력의 초기 및 말기에서의 변이는 배터리 동력의 광원과 관련하여 카메라 조절기에 제공할 수 있고, 각종 정보를 제공한다. 예를 들면, 광원 배터리의 나머지 배터리 수명을 카메라 조절기에 LED가 구동된 시간의 양 및 광원을 위해 제공된 LED 또는 램프 성분의 유형 및 이들에 대한 명세를 제공할 수 있다.In this data movement arrangement, the variations at the beginning and end of the light output can be provided to the camera controller in relation to the light source of the battery power and provide various information. For example, the remaining battery life of the light source battery may be provided with the amount of time the LED is driven on the camera controller and the type of LED or lamp component provided for the light source and the specification thereof.

본 발명의 다른 양태에서, 카메라 조절기는 카메라 및 광원 장치를 동기화하기 위해서 무선 신호를 광원 조절기에 전송한다. 광원 조절 장치는, 이후에 무선 RF 신호를 비디오 카메라 장치의 RF 수신기에 전달하기 위한 RF 전송기를 포함한다. 이러한 배열은, 디지털 신호 패킷 및 RF 전송기/수신기 쌍이 대신 제공됨에 따라, 광원 출력의 위상 및 시간 길이를 결정하기 위한 광 검출기를 필요로 하지 않는다. 광원 장치에 관한 데이터는, 광원 장치의 RF 전송기로부터 비디오 카메라 장치의 RF 수신기로 전송된 복귀 신호(return signal)와 함께 제공된다.
In another aspect of the invention, a camera conditioner transmits a wireless signal to a light conditioner to synchronize the camera and the light source device. The light source conditioning device then includes an RF transmitter for delivering the wireless RF signal to the RF receiver of the video camera device. This arrangement does not require a photodetector to determine the phase and time length of the light source output, as digital signal packets and RF transmitter / receiver pairs are provided instead. Data relating to the light source apparatus is provided together with a return signal transmitted from the RF transmitter of the light source apparatus to the RF receiver of the video camera apparatus.

발명의 상세한 설명DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

도 1은 입력 신호를 시스템 조절기(14: controller)에 선택적으로 제공하기 위한 입력 장치(12)를 포함하는 작동실 조절 시스템(10)을 나타낸다. 이러한 시스템 조절기(14)는 디스플레이 패널(16)에 연결된다. 시스템 조절기(14)는 또한, 네트워크(18)를 통해 비디오 디스플레이(20)를 포함하는 다수의 수술 장치에 연결된다.Figure 1 shows an operating room conditioning system 10 including an input device 12 for selectively providing an input signal to a controller 14. The system controller 14 is connected to the display panel 16. The system controller 14 is also coupled to a plurality of surgical devices including the video display 20 via a network 18.

도 1에서, 시스템 조절기(14)는 네트워크(18)를 통해 절단 도구 조절기(22) 및 벽 흡인 장치(24)에 연결된다. 조절 신호 라인(26)은 절단 도구 조절기(22)를 온/오프 스위치(31)를 갖는 내시경 절단 도구(30)에 연결한다. 벽 흡인 장치(wall suction device; 24)에 하나의 말단에서 연결된 흡인 튜빙(suction tubing; 32)은 내시경 절단 도구(30)에 대한 흡인 유동 통로를 제공한다. 절단 도구(30)는 쉐이버(shaver) 또는 다른 절단 장치이며 수술 부위(34)로부터 조직 및 부스러기를 제거하기 위한 흡인 조절 작동기(33)를 갖는다.In FIG. 1, system regulator 14 is connected to cutting tool adjuster 22 and wall suction device 24 via network 18. The adjustment signal line 26 connects the cutting tool adjuster 22 to the endoscopic cutting tool 30 having the on / off switch 31. A suction tubing 32 connected at one end to a wall suction device 24 provides a suction flow path for the endoscopic cutting tool 30. The cutting tool 30 is a shaver or other cutting device and has a suction adjustment actuator 33 for removing tissue and debris from the surgical site 34.

도 1은 안테나 배열(38, 39)을 갖는 무선 휴대용 내시경 비디오 카메라 장치(36)를 나타낸다. 내시경 무선 비디오 카메라 장치(36)는 비-비디오 광원 조절 신호를 안테나 배열(38)을 통해 전송하고 비디오 신호를 안테나 배열(39)을 통해 전송한다.Figure 1 shows a wireless portable endoscopic video camera device 36 having antenna arrays 38, 39. The endoscopic wireless video camera device 36 transmits the non-video light source adjustment signal through the antenna array 38 and transmits the video signal through the antenna array 39. [

도 1에 나타낸 휴대용 광원 장치(40)는 내시경 비디오 카메라 장치(36)로부터 무선 비-비디오 신호를 수신하기 위한 수신용 안테나 배열(42)을 포함한다.The portable light source device 40 shown in Fig. 1 includes a receiving antenna array 42 for receiving a wireless non-video signal from the endoscopic video camera device 36. Fig.

도 2는 휴대용 내시경 비디오 카메라 장치(36)의 전기 성분의 블록 다이아그램이다. 전력 공급원 또는 배터리(52)는 전력을 각종 전기 성분들에 제공한다. 영상 센서(54)는 전형적으로 수술 부위(34)에서 영상을 감지하기 위한 비디오 카메라 장치(36)의 근위 말단(나타내지 않음)에 위치한다. 영상 센서(54)는 전형적으로 C-MOS 센서 또는 CCD 센서이다. 영상 센서(54)는 비디오 영상을 카메라 조절기(56)에 제공한다. 별도의 광 검출기(58), 예를 들면, 광센서가 영상 센서(54) 부근에 제공되며 카메라 조절기(56)에 연결된다. 광 검출기(58)는 출력을 카메라 조절기에 제공하여 카메라 조절기가 비디오 카메라 장치(36)에 의해 수신되는 광원 장치(40)로부터의 광 출력의 특정한 시간 위상 및 시간 길이를 결정하도록 한다. 카메라 조절기(56)는 광원 조절 신호를 전송 안테나 배열(38)을 통해 광원 장치(40)로 전송하기 위한 비-비디오 카메라 장치 전송기(60)에 연결된다. 또한, 카메라 조절기(56)는 안테나 배열(39)을 포함하는 비디오 전송기(62)를 포함한다. 비디오 전송기(62)는 무선 비디오 신호를 카메라 조절기(56)로부터 시스템 조절기(14)의 수신기(나타내지 않음) 및/또는 비디오 디스플레이(20)로 전송한다. 무선 비디오 및 비-비디오 신호는 전형적으로 상이한 채널에 걸쳐 전송된다.2 is a block diagram of the electrical components of the portable endoscope video camera device 36. In Fig. A power source or battery 52 provides power to the various electrical components. The image sensor 54 is typically located at the proximal end (not shown) of the video camera device 36 for sensing an image at the surgical site 34. The image sensor 54 is typically a C-MOS sensor or a CCD sensor. The image sensor 54 provides the video image to the camera controller 56. A separate photodetector 58, for example, an optical sensor, is provided near the image sensor 54 and is connected to the camera controller 56. The photodetector 58 provides an output to the camera controller to allow the camera controller to determine a specific time phase and time length of the light output from the light source device 40 received by the video camera device 36. The camera controller 56 is coupled to a non-video camera device transmitter 60 for transmitting the light source control signal to the light source device 40 via the transmit antenna array 38. The camera controller 56 also includes a video transmitter 62 that includes an antenna array 39. The video transmitter 62 transmits the wireless video signal from the camera controller 56 to the receiver (not shown) and / or the video display 20 of the system controller 14. Wireless video and non-video signals are typically transmitted over different channels.

내시경 비디오 카메라 장치(36)의 또다른 양태에서, 도 1에 파선으로 나타낸 비디오 케이블(44)은 비디오 카메라 장치(36)를 역시 파선으로 나타낸 카메라 통신 장치(46)에 연결한다. 이 양태에서, 비디오 영상 신호는 케이블(44)을 통해 카메라 통신 장치(46)로 보내진다. 카메라 통신 장치(46)는 비디오 신호를 네트워크(18) 위에서 또는 전용 케이블(나타내지 않음) 위에서 시스템 조절기(14) 및/또는 비디오 디스플레이(20)로 제공한다. 또한, 전력 케이블(나타내지 않음)은, 비디오 케이블(44)와 함께, 내시경 비디오 카메라 장치(36)에 연결할 수 있다. 이 양태에서, 비디오 카메라 장치(36)는 배터리(52) 또는 무선 비디오 전송기(62)를 필요로 하지 않는다.In another aspect of endoscopic video camera device 36, video cable 44, shown in phantom in FIG. 1, connects video camera device 36 to camera communication device 46, also shown in dashed lines. In this aspect, the video image signal is routed over the cable 44 to the camera communication device 46. The camera communication device 46 provides video signals to the system controller 14 and / or the video display 20 over the network 18 or over a dedicated cable (not shown). In addition, a power cable (not shown), along with a video cable 44, may be connected to the endoscopic video camera device 36. In this aspect, the video camera device 36 does not require the battery 52 or the wireless video transmitter 62.

도 3은 휴대용 광원 장치(40)의 전기 성분의 블록 다이아그램이다. 광원 장치(40)는 무선 신호 수신용 안테나 배열(42)을 포함한다. 수신용 안테나 배열(42)은 수신된 무선 조절 신호를 광원 비-비디오 수신기(66)를 통해 광원 조절기(70)로 제공한다. 광원 조절기(70)는 구동 신호들을 전력 스위치(74)로 제공한다. 전력 스위치(74)는 전형적으로 광원(80)에 전력을 공급하기 위한 광원 공급 또는 배터리(76)를 허용하기 위한 전자 스위칭 장치 등이다. 전력 공급부(76)는 또한 작동 전력을 수신기(66) 및 광원 조절기(70)에 제공한다.3 is a block diagram of an electric component of the portable light source device 40. As shown in Fig. The light source device 40 includes an antenna array 42 for receiving radio signals. The receiving antenna array 42 provides the received wireless regulation signal to the light source conditioner 70 via the light source non-video receiver 66. The light source conditioner 70 provides the drive signals to the power switch 74. The power switch 74 is typically an electronic switching device or the like for allowing a light source supply or battery 76 to supply power to the light source 80. The power supply 76 also provides operating power to the receiver 66 and the light source conditioner 70.

광원(80)과 관련하여, 본 발명의 하나의 양태는 R-G-B 광 출력 다이오드의 LED 배열을 제공한다. 다른 양태에서, 광원(80)은 백색 광 출력 다이오드의 배열을 포함한다. 일부 양태에서, 광원은 RGB 회전 필터 광원을 포함한다. 또한, 각종 유형의 램프를 포함하는 기타 광원들이 고려된다.With respect to light source 80, one aspect of the present invention provides an LED array of R-G-B light output diodes. In another aspect, the light source 80 comprises an array of white light output diodes. In some aspects, the light source comprises an RGB rotation filter light source. Other light sources including various types of lamps are also contemplated.

동기화 작동 - 메시지 패킷 양태Synchronization Behavior - Message Packet Patterns

카메라 조절 장치(36)에서, 고화질 비디오 신호는 NTSC 신호(National Television Standards Committe)에 대한 1초의 1/60에 상응하는 0.0166초의 필스 속도(field rate)에서 영상 센서(54)에 의해 감지된다. 따라서, 도 4에 나타낸 카메라 셔터 주기(S)는 이 양태에서 약 0.0166초에 상응한다.In the camera controller 36, the high definition video signal is sensed by the image sensor 54 at a field rate of 0.0166 seconds, corresponding to 1/60 of a second for the NTSC signal (National Television Standards Committee). Therefore, the camera shutter period S shown in Fig. 4 corresponds to about 0.0166 seconds in this embodiment.

광원 장치(40)와 동기화시키기 위한 카메라 조절기(56)에 있어서, 도 4에 표지된 바와 같은 소형 통신 또는 메시지 패킷 S/P/T는 데이터 채널에 걸쳐 연속적인 RF 캐리어 웨이브 위에서 주기적으로 비-비디오 카메라 전송기(60)에 의해 출력된다. 각각의 통신 또는 메시지 패킷 S/P/T는 100 나노초(0.1 마이크로초) 이하 내지 1 밀리초 이상의 지속기간을 갖는다. 도 4에 나타낸 카메라 셔터 주기(S)는, 영상 센서의 전자 셔터가 각각의 영상 수집 주기 동안 폐쇄 또는 오프되는 작은 시간 및, 전자 셔터가 광을 수취하고 수술 부위(34)로부터 영상을 수집하도록 개방되는 큰 카메라 셔터 ON 시간을 포함한다.In the camera controller 56 for synchronizing with the light source device 40, a miniature communication or message packet S / P / T, as labeled in FIG. 4, is periodically transmitted over a continuous RF carrier wave over the data channel, Is output by the camera transmitter (60). Each communication or message packet S / P / T has a duration of less than 100 nanoseconds (0.1 microseconds) to more than 1 millisecond. The camera shutter period S shown in Fig. 4 is a period of time during which the electronic shutter of the image sensor is closed or turned off during each image collection period, and when the electronic shutter is open to collect the image from the surgical site 34 And a large camera shutter ON time.

도 2에 나타낸 바와 같이, 동기화시키기 위해 카메라 조절기(56)는 주기적 메시지 패킷 S/P/T를 비-비디오 전송기(60) 및 안테나 배열(38)을 통해 전송한다. 도 3에 나타낸 수신기 안테나 배열(42)은 메시지 패킷 S/P/T를 광원 장치(40)의 광원 비-비디오 수신기(66)에 송신하는데, 이는 메시지 패킷 S/P/T를 광원 조절기(70)로 진행시킨다. 광원 조절기(70)는 카메라 셔터 주기에 상응하는 기준 값을 제공하기 위해 수신된 목표 카메라 셔터 주기(S)를 이용한다. 목표 카메라 셔터 주기(S)는 광원(80)을 작동시키기 위해 도 4에 수직 점선으로 나타낸 기준점을 설정하거나 이에 상응한다. 추가로, 메시지 패킷 S/P/T는 목표 카메라 셔터 주기 S로부터 결정된 기준점에 대하여 광원(80)의 조명이 언제 시작되는지 결정하기 위한 광원 목표 위상 P 또는 시간 변이 값을 포함한다. 메시지 패킷은 또한 광원 목표 ON 시간 T를 제공하여, 광원(80)이 목표 위상 P1 후에 시간 T의 길이 동안 작동하도록 한다.As shown in FIG. 2, the camera controller 56 transmits the periodic message packet S / P / T via the non-video transmitter 60 and antenna array 38 to synchronize. 3 transmits a message packet S / P / T to the light source non-video receiver 66 of the light source device 40, which transmits the message packet S / P / T to the light source controller 70 ). The light source conditioner 70 uses the received target camera shutter period S to provide a reference value corresponding to the camera shutter period. The target camera shutter period S sets or corresponds to a reference point indicated by the vertical dashed line in Fig. 4 for operating the light source 80. [ In addition, the message packet S / P / T includes a light source target phase P or a time variant value for determining when illumination of the light source 80 starts with respect to a reference point determined from the target camera shutter period S. The message packet also provides a light source target ON time T, allowing the light source 80 to operate for a length of time T after the target phase P1.

따라서, 도 4에 나타낸 메시지 패킷 S1/P1/T1에 응답하여, 광원 조절기(70)는 전원 스위치(74)를 조절하여 배터리(76)로부터의 전력이 광원 ON 시간 T1 동안 수술 부위(34)를 조명하기 위한 카메라 셔터 주기 S에 대하여 목표 위상 P1의 말기에 시작되는 광원(80)에 전력을 전달할 수 있게 한다. 메시지 패킷 S/P/T는 목표 ON 시간 T에 대해 목적하는 목표 위상 P에서 광원(80)을 순차적으로 조절한다.Thus, in response to the message packet S1 / P1 / T1 shown in FIG. 4, the light source controller 70 adjusts the power switch 74 so that power from the battery 76 is supplied to the surgical site 34 And to transmit power to the light source 80 starting at the end of the target phase P1 with respect to the camera shutter period S for illumination. The message packet S / P / T sequentially adjusts the light source 80 at the target phase P for the target ON time T.

작동시, 목표 셔터 주기 S는 카메라 조절 장치(36)의 시계를 광원 장치(40)의 시계와 동기화하기 위한 시간 주기를 나타낸다. 목표 위상 P의 값이 각각의 장 또는 간격을 위한 일정한 값을 갖는 경우, 장치(36, 40)의 시계는 서로에 대해 고정된 주파수(frequency)에 존재한다.In operation, the target shutter cycle S represents a time period for synchronizing the clock of the camera control device 36 with the clock of the light source device 40. If the value of the target phase P has a constant value for each field or interval, the clocks of the devices 36 and 40 are at a fixed frequency relative to each other.

도 4에 도시된 바와 같이, 광원 장치(40)는 각각의 목표 위상 P1, P2, P3, P4의 말기에 각각의 광원 목표 ON 시간 T1, T2, T3, T4에 대해 광을 순차적으로 출력한다. ON 시간 T의 값은 비디오 카메라 장치(36)의 영상 센서(54)에 의해 요구된 광의 양에 따라 변하여 목적하는 비디오 영상을 수득한다. 따라서, 영상 센서(54)가 목적하는 영상을 수득하기 위해 더 많은 광을 필요로 하는 경우, ON 시간 T가 증가한다.As shown in FIG. 4, the light source device 40 sequentially outputs light for each of the light source target ON times T1, T2, T3, and T4 at the end of each of the target phases P1, P2, P3, and P4. The value of the ON time T varies according to the amount of light required by the image sensor 54 of the video camera device 36 to obtain the desired video image. Therefore, if the image sensor 54 requires more light to obtain the desired image, the ON time T increases.

배열의 폐쇄된-루프 피드백 유형은 비디오 카메라 장치(36)의 광 검출기(58)에 의해 제공된다. 광 검출기(58)는 광원(80)으로부터 출력되는 광의 시작 시간 및 지속 시간을 감지하고 광 출력 신호를 카메라 조절기(56)에 제공한다. 실제 측정된 시작 시간(목표 위상 P의 말기에 상응함) 및 실제 측정된 광 출력 지속 시간(광원 ON 시간 T에 상응함)에 응답하여, 카메라 조절기(56)는, 카메라 전송기(60)에 의해 전송된 후속적인 목표 위상 P에 대한 값 및 후속적인 목표 ON 시간 T가 적절하고 동기화된 광 출력을 생성함을 보장한다. 또한, 목표 카메라 셔터 주기 S의 값의 작은 조절은 적절한 기준점을 유지하기 위해 필요에 따라 이루어진다. 동기화된 폐쇄된-루프 피드백 배열은, 광원(80)으로부터 출력되는 광이, 전자 카메라 셔터가 각각의 장(field)에 대해 온/오픈(on/open)인 시간 동안 단지 발생함을 보장한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 카메라 셔터 ON 시간은, 광이 상당량으로 출력되는 광원 ON 시간 T를 초과한다. 셔터가 개방되는 추가의 시간은, 수술 부위(34)가 광원(80)에 의해 조명되지 않기 때문에, 중요하지 않다.The closed-loop feedback type of the array is provided by the photodetector 58 of the video camera device 36. The photodetector 58 senses the start time and duration of the light output from the light source 80 and provides a light output signal to the camera controller 56. In response to the actual measured start time (corresponding to the end of the target phase P) and the actual measured light output duration (corresponding to the light ON time T), the camera adjuster 56 is controlled by the camera transmitter 60 Ensuring that the value for the subsequent target phase P transmitted and the subsequent target ON time T produce an appropriate and synchronized light output. Further, small adjustment of the value of the target camera shutter period S is made as necessary to maintain an appropriate reference point. The synchronized closed-loop feedback arrangement ensures that the light output from the light source 80 only occurs during the time that the electronic camera shutter is on / open for each field. As shown in Fig. 4, the camera shutter ON time exceeds the light source ON time T at which light is output in a considerable amount. The additional time that the shutter is opened is not important because the surgical site 34 is not illuminated by the light source 80. [

일부 양태에서, 비디오 카메라 장치(36)의 영상 센서(54)에 전력이 공급되지 않는 반면 비디오 카메라 장치에는 전력이 유지되는 경우, 카메라 조절기(56)는 OFF 메시지를 광원 장치(40)에 대해 출력한다. 광원 조절기(70)는, 영상들을 수득하지 않는 영상 센서(54)에 응답하여 광원(80)의 작동을 종료한다.In some aspects, when no power is supplied to the video sensor 54 of the video camera device 36 while power is maintained in the video camera device, the camera controller 56 outputs an OFF message to the light source device 40 do. The light source controller 70 terminates the operation of the light source 80 in response to the image sensor 54 not acquiring images.

일부 양태에서, 비디오 카메라(36)가 작동되지 않는 경우(OFF되는 경우), 메시지 패킷 S/P/T는 보내지지 않으며 이에 따라 광원(40)에 의해 접수되지 않는다. 메시지 패킷을 검출하지 않고 소정의 시간 후에, 광원 장치(40)는 광 출력을 중단하고 자동적으로 꺼진다.In some aspects, if the video camera 36 is not activated (OFF), the message packet S / P / T is not sent and hence is not received by the light source 40. After a predetermined time without detecting the message packet, the light source device 40 stops the light output and is automatically turned off.

메시지 패킷 S/P/T의 시간 지속이 1 밀리초 이상인 경우, 접수된 값 S/P/T를 사용하여 다음 카메라 셔터 주기 S 동안 광원(80)의 후속적인 작동을 조절한다. 예를 들면, 도 4에 나타낸 시간표에서, 메시지 패킷 S1/P1/T1은 현재 표지된 S2, P2, T2인 카메라 셔터 주기에서 광원(80)의 작동을 조절할 수 있다. 광 검출기(58)를 통한 피드백 및 카메라 조절기(56)에 의한 계산은 이후에 하나의 주기 또는 장에 의한 지연으로 간주한다. If the time duration of the message packet S / P / T is greater than or equal to 1 millisecond, the received value S / P / T is used to control the subsequent operation of the light source 80 during the next camera shutter period S. For example, in the timetable shown in FIG. 4, the message packet S1 / P1 / T1 can regulate the operation of the light source 80 in the camera shutter cycle, which is currently labeled S2, P2, T2. The feedback via the photodetector 58 and the calculations by the camera adjuster 56 are then considered as a delay by one period or chapter.

휴대용 내시경 비디오 카메라 장치(36) 및 휴대용 내시경 광원 장치(40)의 동기화의 결과로서, 비디오 카메라 장치는 비디오 신호를 비디오 디스플레이(20)로 제공하기 위해 작동한다. 카메라 조절기(56)는 영상 센서(54)로부터 비디오 영상을 수신하며 비디오 출력 신호를 무선 비디오 전송기(62)로 제공하여 비디오 신호를 비디오 디스플레이(20) 및/또는 시스템 조절기(14)의 비디오 수신기에 직접 전송한다. 이러한 비디오 카메라의 하나의 예는 2008년 11월 21일자로 출원된 가 특허원 제61/199,921호에 상응하며 발명의 명칭이 '비디오 출력 장치 및 비디오 디스플레이를 포함하는 무선 작동실 통신 시스템'인, 2009년 10월 30일자로 출원된 공동 소유의 국제공개공보 제PCT/US09/005934호에 기재되어 있으며, 이러한 문헌들의 기재내용은 본원에서 참조로 포함된다.As a result of the synchronization of the portable endoscope video camera device 36 and the portable endoscope light source device 40, the video camera device operates to provide a video signal to the video display 20. The camera controller 56 receives the video image from the video sensor 54 and provides the video output signal to the wireless video transmitter 62 to provide a video signal to the video display 20 and / Send directly. One example of such a video camera is a wireless working room communication system, corresponding to Patent Application No. 61 / 199,921, filed on November 21, 2008, entitled " Wireless Operating Room Communication System Including Video Output Device and Video Display, Published in co-owned International Patent Publication No. PCT / US09 / 005934, filed October 30, 2009, the contents of which are incorporated herein by reference.

상기한 배열은 장당 1/60번째 초를 갖는 NTSC 배열에 대해 기술되지만, 또다른 양태에서, 카메라 셔터 주기 S 및 기타 특징은 PAL(위상 교대 라인) 배열에 대한 것과 같은, 1/50번째 초 카메라 셔터 주기를 기반으로 한다.Although the above arrangement is described for an NTSC array with 1/60 th second per second, in still another aspect, the camera shutter period S and other features may be used for a 1/50 th second camera, such as for a PAL It is based on the shutter cycle.

본 발명의 다른 양태에서, 통신 또는 메시지 패킷 S/X/T는 연속 캐리어 웨이브 상의 비디오 카메라 장치(36)로부터 주기적으로 전송된다. 목표 카메라 셔터 S 및 광원 목표 ON 시간 T는 위에서 토의한 바와 동일한다. 이 양태에서, "X"는 광원(80)의 ON 시간 T의 초기에 참조된 출발시간을 갖는 광원 목표 트리거 시간 X를 나타낸다. 목표 트리거 시간 X는 ON 시간 T에 상응하는 시간 길이 또는 값 및, 광원(80)에 대한 후속적인 오프 시간을 갖는다. 이러한 목표 트리거 시간 X는 광원(80)에 대한 다음 시작 ON 시간에서 종결된다. 도 4를 참조하면, 트리거 시간 X1은 S1+P2-P1과 동일하다. 따라서, 트리거 시간 X1은 목표 위상 P1(목표 ON 시간 T1에서 광원 출력의 시작)의 말기에 시작하며 목표 위상 P2(목표 ON 시간 T2에서 제2 광원 출력의 시작)의 말기까지 계속된다. 하나의 양태에서, 목표 트리거 시간 X는 후속적인 시간 주기 동안 반복된다.In another aspect of the invention, the communication or message packet S / X / T is transmitted periodically from the video camera device 36 on a continuous carrier wave. The target camera shutter S and the light source target ON time T are the same as discussed above. In this embodiment, "X" represents the light source target trigger time X with the departure time referred to at the beginning of the ON time T of the light source 80. The target trigger time X has a time length or value corresponding to the ON time T and a subsequent OFF time for the light source 80. [ This target trigger time X is terminated at the next start ON time for the light source 80. [ Referring to FIG. 4, the trigger time X1 is equal to S1 + P2-P1. Therefore, the trigger time X1 starts at the end of the target phase P1 (start of the light source output at the target ON time T1) and continues until the end of the target phase P2 (at the target ON time T2 at the start of the second light source output). In one aspect, the target trigger time X is repeated for a subsequent time period.

다른 양태에서, S/X/T 패킷은, 목표 카메라 셔터 주기 S에 걸친 초기 동기화 후에, 후속적인 메시지 패킷으로서 시간 값 X/T를 송신함으로써 비디오 카메라 장치(36)를 작동시킬 수 있는데, 그 이유는 목표 트리거 시간 X가 광원 출력의 개시에 의해 및 후속적인 광원 출력 동안 후속적인 시작 시간에 의해 참조되는 목표 시간이기 때문이다. 이 양태는, 시간에서 기준점으로서, 카메라 셔터 주기 S의 시작 대신에, 광원(80)의 ON 시간의 시작을 이용한다.In another aspect, the S / X / T packet may operate the video camera device 36 by sending a time value X / T as a subsequent message packet after initial synchronization over the target camera shutter period S, Is because the target trigger time X is the target time referenced by the start of the light source output and by the subsequent start time during the subsequent light source output. This embodiment uses the start of the ON time of the light source 80, instead of the start of the camera shutter period S, as a reference point in time.

다른 수정 또는 양태에서, 카메라 셔터 주기 S를 기반으로 한, 목표 트리거 시간 X에 대한 초기 값은 카메라 조절기(56)로 계산한다. 따라서, 셔터 주기는 비디오 카메라 장치(36)로부터 광원 장치(40)로 전송되지 않는다. 대신에, 목표 트리거 시간 X 및 목표 ON 시간 T만이 광원 장치(40)로 전송된다.In another modification or embodiment, the initial value for the target trigger time X, which is based on the camera shutter period S, is computed by the camera adjuster 56. Therefore, the shutter cycle is not transmitted from the video camera device 36 to the light source device 40. [ Instead, only the target trigger time X and the target ON time T are transmitted to the light source device 40.

목표 위상 P 및 목표 트리거 시간 X를 포함하는 양태들은 광원 출력의 개시를 위한 목표 개시를 제공하도록 작동한다.The aspects including the target phase P and the target trigger time X operate to provide a target disclosure for the initiation of the light source output.

또 다른 양태에서, 목표 트리거 시간 X는 다음과 같이 목표 OFF 시간으로 대체된다. 부분적으로 셔터 주기 S를 기반으로 하는, 비디오 카메라 조절기(56)는 목표 ON 시간 T 및 목표 OFF 시간 O를 계산한다. 따라서, 셔터 주기 S는 비디오 카메라 장치(36)으로부터 광원 장치(40)으로 전송되지 않는다. 목표 ON 시간은 물론, 광원(80)이 ON인 시간에 상응한다. 목표 OFF 시간은, 다음 목표 ON 시간 전의, 광원이 오프되는 시간에 상응한다. 따라서, 이러한 값들, 목표 ON 시간 T 및 목표 OFF 시간 0은 순차적 순서에 있다.In another aspect, the target trigger time X is replaced by the target OFF time as follows. The video camera controller 56, which is based in part on the shutter cycle S, calculates a target ON time T and a target OFF time O. Therefore, the shutter cycle S is not transmitted from the video camera device 36 to the light source device 40. [ The target ON time corresponds to the ON time of the light source 80 as well as the ON time. The target OFF time corresponds to the time at which the light source is turned off before the next target ON time. Therefore, these values, the target ON time T and the target OFF time 0 are in a sequential order.

물론, 상기한 양태들 모두(S/X/T, X/T 및 T/O)는 비디오 카메라 장치(36)의 광 검출기(58)에 의해 제공된 배열의 폐쇄된-루프 피드백 유형과 함께 작동하도록 의도된다. 위에서 토의한 바와 같이, 광 검출기(58)는 광원(80)에 의한 광 출력의 개시 시간 및 지속 시간을 감지한다. 카메라 조절기(56)는, 필요에 따라 영상 센서(54)로부터의 출력과 함께, 이러한 정보를 이용하여 각종 양태에 대한 목표 값 S/X/T, X/T 또는 T/O를 계산한다. 목표 값들은 이후에 광원 조절기(70)에 의한 프로세싱을 위해 광원 장치(40)으로 전송된다.Of course, all of the above aspects (S / X / T, X / T, and T / O) may be combined with the closed-loop feedback type of arrangement provided by the optical detector 58 of the video camera device 36 It is intended. As discussed above, the photodetector 58 senses the start time and duration of the light output by the light source 80. The camera controller 56, together with the output from the image sensor 54 as needed, uses this information to calculate a target value S / X / T, X / T or T / O for various aspects. The target values are then transmitted to the light source device 40 for processing by the light source conditioner 70.

S/P/T 양태와 관련지어 위에서 토의한 바와 같이, 각각의 S/X/T, X/T 및 T/O 양태에 대한 값들은 비디오 카메라 장치(36)의 비-비디오 전송기(60)로부터 광원 장치(40)의 비-비디오 수신기(66)로 무선 데이터 패킷으로 전송할 수 있다.Values for the respective S / X / T, X / T, and T / O aspects, as discussed above in connection with the S / P / T aspect, To the non-video receiver 66 of the light source device 40 as a wireless data packet.

그러나, 양태 X/T 및 T/O는 광원 장치(40)로부터 하기한 바와 같은 비디오 카메라 장치(36)으로의 정보의 광학 데이터 전송을 위한 곤란성을 제공한다.However, the embodiments X / T and T / O provide difficulties for optical data transmission of information from the light source device 40 to the video camera device 36 as described below.

광학 데이터 전송Optical data transmission

또 다른 메시지 패킷 양태에서, 광원 장치(40)는 광학 데이터 전송을 통해 데이터 또는 정보를 비디오 카메라 장치(36)로 제공한다.In another message packet embodiment, the light source device 40 provides data or information to the video camera device 36 via optical data transmission.

광원 장치(40)로부터 정보를 보내기 위하여, 광원 조절기(70)는 광원(80)의 작동을 위한 추가의 소정의 목표 위상 또는 시간 변이을 제공한다. 카메라 조절기(56)로부터 제공된 목표 위상 P에서 단순히 작동하는 대신에, 추가의 소정의 목표 위상 또는 시간 변이은 개개의 데이터 비트(data bit)에 상응하는 설정된 크기로 제공된다. 광원(80)으로부터의 광 출력의 초기에 시간 변이 또는 상 변화는 비디오 카메라 장치(36)의 광 검출기(58)에 의해 검출된다. 설정된 시간 변이 또는 상 변화는, 카메라 조절기(56)가, 폐쇄-루프 시스템을 조정하기 위해 다음 메시지 패킷에 의한 교정을 필요로 하는 단순한 최소 오차보다는, 보내진 데이터 비트를 실현하기에 충분히 크다. In order to send information from the light source device 40, the light source conditioner 70 provides an additional predetermined target phase or time variation for the operation of the light source 80. Instead of simply operating in the target phase P provided from the camera controller 56, a further predetermined target phase or time variance is provided with a set magnitude corresponding to the individual data bits. A time variation or phase change at the beginning of the light output from the light source 80 is detected by the photodetector 58 of the video camera apparatus 36. [ The set time variation or phase change is large enough for the camera controller 56 to realize the transmitted data bits rather than the simple minimum error requiring calibration by the next message packet to adjust the closed-loop system.

예를 들면, 도 4에서 제3의 카메라 셔터 주기 T3에서 나타낸 바와 같이, 광원 출력 ON 시간 또는 간격 T3의 초기 및 말기는 2 마이크로초 시간 변이에 의해 전방으로 변환된 시간일 수 있거나, "하나"의 비트 신호를 제공하기 위한 시간 간격 T3'에 상응하는 파선으로 나타낸 바와 같은 2 마이크로초 C3에 의해 대신 지연될 수 있다. 시간 변이의 2 마이크로초 길이는, 광원(80)이 적절하게 동기화되지 않는 것을 나타내는 피드백 에러 대신에, 카메라 조절기(56)가 데이터 비트가 전송된 것을 실현하기에 충분히 크다. 광 출력의 시간 T3, T3'의 전체 길이는 변하지 않는다.For example, as shown in the third camera shutter cycle T3 in Fig. 4, the light source output ON time or the beginning and end of the interval T3 may be the time converted forward by a 2 microsecond time variation, Lt; RTI ID = 0.0 > C3 < / RTI > as indicated by the dashed line corresponding to the time interval T3 ' The 2 microsecond length of the time variation is large enough to allow the camera adjuster 56 to realize that the data bits have been transmitted, instead of a feedback error indicating that the light source 80 is not properly synchronized. The total length of the times T3 and T3 'of the light output is not changed.

"제로" 비트 신호의 전환은 도 4의 네번째 카메라 셔터 주기에서 나타낸다. 광원 출력 T4의 개시는 전방으로 변이될 수 있거나 "제로"의 비트 신호를 제공하기 위한 시간 간격 T4'에 상응하는 파선으로 나타낸 바와 같이 1마이크로초 C4 지연될 수 있다. 1 마이크로초 시간 변이 C4가 "제로" 비트로서 광원 장치(40)에 의해 검출되고 인식된다. 광원(80)이 광 출력을 제공하는 시간 간격 T4'의 전체 길이는 시간 간격 T4의 길이로부터 변하지 않는다.The switching of the "zero" bit signal is shown in the fourth camera shutter cycle of FIG. The start of the light source output T4 may be shifted forward or delayed by 1 microsecond C4 as indicated by the dashed line corresponding to the time interval T4 'for providing a bit signal of "zero ". A microsecond time variant C4 is detected and recognized by the light source device 40 as a "zero" bit. The total length of the time interval T4 'in which the light source 80 provides the light output does not change from the length of the time interval T4.

시간 변이 C4로부터 비트 신호 "제로"의 또는 제1 카메라 셔터 주기 S 동안의 시간 변이 C3으로부터의 비트 신호 "하나"의 검출 후에, 카메라 조절기(56)는 광 검출기(58)로부터 수신된 신호의 예측된 시간 값을 조정한다. 따라서, 카메라 조절기(56)는, 필요에 따라, 비트 신호에 의해 유발된 실제 상 또는 시간 변이을 무시하는 후속적인 메시지 패킷을 보내기 위해, 값 S/P/T를 조정한다. 비트 데이터를 위한 시간 변이 C3, C4는 1 마이크로초 또는 2 마이크로초일 필요가 없다. 시간 변이 값 C3, C4는 충분히 커서 카메라 조절기(58)이 교정을 필요로 하는 피드백 에러와 시간 변이을 구별하도록 해야만 한다. 또한, 시간 변이 값 C3, C4는, 광원(80)이 카메라 셔터 주기 S의 카메라 셔터 오프 부분 동안에 광을 방사하도록 크지는 않아야 한다.After the detection of the bit signal "zero" from the time offset C4 or the bit signal "one" from the time transition C3 during the first camera shutter period S, the camera adjuster 56 estimates the signal received from the photodetector 58 Adjust the time value. Thus, the camera adjuster 56 adjusts the value S / P / T, if necessary, to send a subsequent message packet ignoring the actual phase or time variation caused by the bit signal. The time variations C3 and C4 for the bit data need not be 1 microsecond or 2 microseconds. The time variance values C3, C4 are sufficiently large that the camera adjuster 58 should be able to distinguish time differences from feedback errors that require calibration. In addition, the time variation values C3 and C4 should not be large enough so that the light source 80 emits light during the camera shutter-off period of the camera shutter period S.

비트 이동 배열에서, 비트 값의 시퀀스(sequence)는 배터리 동력화된 광원 장치(40)의 특성 또는 조건에 관하여 카메라 조절기(56)에 데이터 또는 정보를 제공한다. 이러한 데이터 또는 정보는 광원 장치(40)의 유형, 광원 배터리(76)에 대한 나머지 배터리 수명, 광원의 LED에 대한 누적 작동 시간을 포함하는 광원(80)의 수명에 걸친 사용량, 및 광원(80)에 제공되는 LED 또는 램프 성분의 유형의 확인을 포함한다. 일부 양태에서, 정보는 광원(80)을 구동하기 위해 필요한 타겟 ON 시간 T를 측정하기에 유용하다.In the bit shifting arrangement, the sequence of bit values provides data or information to the camera conditioner 56 as to the characteristics or conditions of the battery powered light source device 40. Such data or information may be used for the life of the light source 80 including the type of light source device 40, the remaining battery life for the light source battery 76, the cumulative operating time for the LEDs of the light source, RTI ID = 0.0 > LED < / RTI > In some aspects, the information is useful for measuring the target ON time T required to drive the light source 80. [

RF 신호 존재 양태RF signal presence pattern

도 5의 그래프에 나타낸 본 발명의 다른 양태는 위에서 토의하고 도 4에서 도시한 메시지 패킷 배열에 대하여 상이한 방식으로 작동한다. 위에서 토의한 바와 같은 광 검출기(58) 및 카메라 조절기(56)을 사용하는 광 출력 피드백의 동일한 유형은, 내시경 비디오 카메라 장치(36)를 갖는 내시경 광원 장치(40)의 광원(80)의 폐쇄된-루프 동기화를 제공한다.Another aspect of the invention shown in the graph of FIG. 5 operates in a different manner for the message packet arrangements discussed above and shown in FIG. The same type of optical output feedback using the photodetector 58 and the camera adjuster 56 as discussed above is the same as that of the closed end of the light source 80 of the endoscopic light source device 40 having the endoscopic video camera device 36 Provides loop synchronization.

이러한 양태에서, 메시지 패킷 S/P/T를 보내는 것 보다는, 카메라 조절기(56)는 전송기(60) 및 안테나 배열(38)을 통해 주기적 또는 간헐적 무선 RF 신호를 제공한다. 이러한 마크-공간 계획(mark-space scheme)에서, 광원 ON 시간 T는 RF 캐리어 신호의 단순한 존재에 의해 명시된다. RF 신호는 안테나 배열(42) 및 비-비디오 수신기(66)에 의해 수신된다.In this aspect, rather than sending a message packet S / P / T, the camera controller 56 provides a periodic or intermittent wireless RF signal through the transmitter 60 and the antenna array 38. In this mark-space scheme, the light source ON time T is specified by the mere presence of the RF carrier signal. The RF signal is received by the antenna array 42 and the non-video receiver 66.

도 5에 나타낸 바와 같이, RF 캐리어 신호의 존재는 광원 조절기(70)가 전력 스위치(74)를 작동시키고 배터리 전력을 광원(80)에 제공하도록 한다. 광원(80)은, 광 검출기(58)에 의해 감지되는 광 출력을 제공한다. RF 신호가 검출되지 않는 경우, 광원 장치(40)는 광원(80)이 광을 출력하는 것을 중단시킨다. 광원(80)의 지속 시간 또는 ON 시간의 조절의 해결이, RF 신호가 먼저 전송되고 수신되는 경우 RF 신호 웨이브가 최대 또는 최소 값에 있을 수 있기 때문에 RF 신호 배열의 캐리어 주파수에 의해 제한되는 것을 제외하고는, 동기화 시스템은 도 3에 도시된 배열과 유사한 방식으로 작동한다. 추가로, RF 간섭 및 노이즈(noise)는 이러한 RF 신호 양태의 견고성(robustness)을 감소시킬 수 있다.5, the presence of the RF carrier signal causes the light source conditioner 70 to operate the power switch 74 and provide battery power to the light source 80. The light source 80 provides a light output sensed by the photodetector 58. When the RF signal is not detected, the light source device 40 stops the light source 80 from outputting the light. The resolution of the duration or ON time adjustment of the light source 80 is limited by the carrier frequency of the RF signal constellation because the RF signal wave may be at the maximum or minimum value when the RF signal is first transmitted and received The synchronization system operates in a manner similar to the arrangement shown in FIG. In addition, RF interference and noise can reduce the robustness of such RF signal aspects.

또 다른 양태에서, 주파수 변환 키잉(frequency shift keying)(FSK)은, RF 신호 존재 배열과 동일한 결과를 수득한다. 일정한 캐리어 신호가 전송되며 주파수 변환 키잉은 도 5에 나타낸 간격 T1, T2, T3, T4 동안에 발생한다. 주파수의 변화 또는 변환은 광원 조절기(70)에 의해 용이하게 검출된다. 검출된 주파수 변화는 광원 장치(40)의 광원(80)의 작동이 가능하도록 한다. ON 시간들 사이에, 기본적인 캐리어 주파수가 수신되며 본질적으로 광원 조절기(70)에 의해 무시된다.In another aspect, frequency shift keying (FSK) results in the same result as the RF signal presence array. A constant carrier signal is transmitted and frequency conversion keying occurs during intervals T1, T2, T3, T4 shown in FIG. The change or conversion of the frequency is easily detected by the light source controller 70. The detected frequency change enables the operation of the light source 80 of the light source device 40. Between ON times, the fundamental carrier frequency is received and is essentially ignored by the light source conditioner 70.

2방식 무선 통신 양태2 way wireless communication mode

2방식 무선 통신 양태는 도 6에 나타낸 바와 같은 변형된 휴대용 내시경 비디오 카메라 장치(16) 및 도 7에 나타낸 바와 같은 변형된 휴대용 광원 장치(140)를 포함한다. 도 2 및 3에 제공된 바와 동일한 도면 부호를 갖는 도 6 및 7에 표시된 성분들은 본질적으로 동일한 기능을 갖는다.2 mode wireless communication mode includes a modified portable endoscope video camera device 16 as shown in Fig. 6 and a modified portable light source device 140 as shown in Fig. The components shown in Figs. 6 and 7 having the same reference numerals as those provided in Figs. 2 and 3 have essentially the same function.

도 6에 나타낸 휴대용 내시경 비디오 카메라 장치(136)는 카메라 비-비디오 수신용 안테나 배열(139)을 갖는 카메라 비-비디오 수신기(137)를 포함한다. 광 검출기(58)와 같은 어떠한 광 검출기도 이 양태에서 제공되지 않는다.The portable endoscopic video camera apparatus 136 shown in FIG. 6 includes a camera non-video receiver 137 having an antenna arrangement 139 for camera non-video reception. No photodetector, such as photodetector 58, is provided in this embodiment.

도 7에 나타낸 휴대용 광원 장치(140)는, 광원 전송용 안테나 배열(145)을 갖는 무선 광원 장치 비-비디오 전송기(141)가 제공되는 것을 제외하고는, 도 3에 나타낸 광원 장치(40)와 유사하다.The portable light source device 140 shown in Fig. 7 is different from the light source device 40 shown in Fig. 3 except that the wireless light source device non-video transmitter 141 having the antenna array 145 for light source transmission is provided similar.

작동시, 카메라 조절기(56)는 메시지 패킷 S/P/T 또는 S/X/T를 도 4와 관련해서 위에서 토의한 바와 같은 비-비디오 전송기(60) 및 안테나 배열(38)을 통해 전송한다. 비-비디오 광원 수신기(66)는 카메라 전송기(60)으로부터 메시지 패킷을 갖는 무선 캐리어 신호를 수신하고 메시지 패킷 S/P/T 또는 S/X/T를 광원 조절기(70)에 제공한다. 목표 케메라 셔터 주기 S, 목표 위상 P/트리거 시간 X 및 목표 ON 시간 T를 광원(80)의 작동을 위해 광원 조절기(70)에 제공한다.In operation, the camera controller 56 transmits the message packet S / P / T or S / X / T through the non-video transmitter 60 and the antenna array 38 as discussed above in connection with FIG. 4 . The non-video light source receiver 66 receives a wireless carrier signal with a message packet from the camera transmitter 60 and provides the message packet S / P / T or S / X / T to the light source conditioner 70. The target camera shutter cycle S, the target phase P / trigger time X, and the target ON time T to the light source controller 70 for operation of the light source 80.

비디오 카메라 장치(136)에 별도의 검출기를 제공하여 비디오 카메라 장치 및 광원 장치(140)를 도 4와 관련하여 위에서 토의한 바와 같이 동기화시키는 대신에, 2-방식 통신 양태는, 바람직하게는 메시지 패킷과 같은 복귀 신호를 사용하여, 카메라 비-비디오 수신기(137)에 대한 수신용 안테나 배열(139)을 통한 동일하거나 후속적인 카메라 셔터 주기 S 내의 상이한 시간 주기에서, 라디오 주파수 신호로 복귀하기 위한 광원 무선 비-비디오 전송기(141) 및 안테나 배열(145)에 의존한다. 복귀 메시지 패킷은 동기화 및 데이터 전송 목적으로 사용된다.Instead of providing a separate detector to the video camera device 136 to synchronize the video camera device and the light source device 140 as discussed above with respect to FIG. 4, the two- To a radio frequency signal in a different time period within the same or a subsequent camera shutter cycle S via the receiving antenna array 139 to the camera non-video receiver 137, using a return signal, Non-video transmitter 141 and antenna array 145. The return message packet is used for synchronization and data transmission purposes.

복귀 데이터 전송과 관련하여, 광원 조절기(70)는 A) 발광 다이오드와 같은 광원(80)의 유형, B) 광원 장치(140)이 제공된 배터리(76)의 유형, C) 나머지 배터리 충전 시간 및, D) 광원(80)이 구동된 사용 또는 시간에 관한 정보를 포함할 수 있는 복귀 메시지 패킷 상의 하나 이상의 데이터 항목들을 제공한다. 광원 장치(136)의 유형과 같은 기타 정보를 제공할 수 있다.Light source conditioner 70 determines the type of light source 80 such as A) the type of light source 80 such as a light emitting diode, B) the type of battery 76 provided with the light source device 140, C) D) provide one or more data items on a return message packet that may include information about the usage or time the light source 80 is driven. And other information such as the type of light source device 136.

2방식 무선 배열에서, 메시지 패킷을 갖는 RF 신호의 교환은 비디오 카메라 장치(136) 및 휴대용 내시경 광원 장치(140)을 동기화하도록 작동시켜 광원(80)이 카메사 셔터 주기 S의 카메라 셔터 ON 부분 동안에만 광을 출력하도록 한다.In a two-way wireless arrangement, the exchange of the RF signal with the message packet operates to synchronize the video camera device 136 and the portable endoscope light source device 140 so that the light source 80 is moved during the camera shutter ON portion of the camera shutter period S Only light is output.

또한, 또 다른 2방식 무선 배열에서, 메시지 패킷 X/T 및 T/O가 이용된다. 메시지 패킷의 전송 시간은 필요에 따라 시간에서 기준점으로서 이용할 수 있다.Also, in another two-way wireless arrangement, message packets X / T and T / O are used. The transmission time of the message packet can be used as a reference point in time as needed.

일부 양태에서, 위에서 토의한 안테나 배열(38, 39, 42, 139, 145)은 단일 안테나이다. 기타 양태에서, 안테나 배열(28, 29, 42, 139, 145) 중의 일부는 안테나의 다수 또는 하나의 배열에 의해 형성된다. 일부 양태에서, 도 2에 나타낸 안테나 배열(38, 39)은 조합되거나 공유된 안테나로서 제공된다. 일부 양태에서, 도 6에 나나탠 안테나 배열(38, 39, 139)은 공유된 안테나 또는 안테나 배열로서 제공된다. 최종적으로, 일부 양태에서, 도 7에 나타낸 안테나 배열(42, 145)은 하나 또는 다수의 안테나를 갖는 조합되거나 공유된 안테나 배열로서 제공된다.In some aspects, the antenna arrays 38, 39, 42, 139, 145 discussed above are single antennas. In other aspects, some of the antenna arrays 28, 29, 42, 139, 145 are formed by multiple or single arrays of antennas. In some aspects, the antenna arrays 38, 39 shown in FIG. 2 are provided as combined or shared antennas. In some aspects, the antenna array 38, 39, 139 in FIG. 6 is provided as a shared antenna or antenna array. Finally, in some aspects, the antenna arrays 42 and 145 shown in FIG. 7 are provided as a combined or shared antenna array with one or more antennas.

위에서 토의한 양태들에서, 광원(80)은 일정한 조명 값에서 광을 출력하는 것으로 의도된다. 기타 양태에서, 광 출력 수준은 수술 과정의 유형, 무선 비디오 카메라 장치의 유형 또는 기타 인자에 따라 조절하거나 변경할 수 있다. In the aspects discussed above, the light source 80 is intended to output light at a constant illumination value. In other aspects, the light output level may be adjusted or changed depending on the type of surgical procedure, type of wireless video camera device, or other factors.

본 발명의 특히 바람직한 양태들이 설명 목적으로 상세히 기재되어 있지만, 일부 또는 단계의 재배열을 포함하는 기재된 방법 및 장치의 변형 또는 수정이 본 발명의 영역 내에 있음을 인지할 것이다.
Although particularly preferred embodiments of the invention have been described in detail for purposes of illustration, those skilled in the art will recognize that variations and modifications of the described methods and apparatuses, including some or all of the reordering of steps, are within the scope of the invention.

본 발명에 따라, 간헐적 또는 주기적 광원 출력을 비디오 카메라 장치의 전자 카메라 셔터와 동기화하기 위한 비디오 카메라 장치로부터 광원 장치로의 무선 통신이 제공된다. In accordance with the present invention, wireless communication is provided from a video camera device to a light source device for synchronizing an intermittent or periodic light source output with an electronic camera shutter of a video camera device.

도 1은 휴대용 내시경 비디오 카메라 장치 및 휴대용 광원 장치를 포함하는 작동실 시스템을 나타낸다.
도 2는 비디오 카메라 장치의 블록 다이아그램이다.
도 3은 광원 장치의 블록 다이아그램이다.
도 4는 시간에 대한 카메라 셔터 작동, 광원 출력 및 카메라 조절기 데이터 통신의 그래프이다.
도 5는 시간에 대한 카메라 셔터 작동, 광원 작동, 및 광원 작동을 조절하기 위한 RF 신호의 그래프이다.
도 6은 비디오 카메라 장치의 제2 양태의 블록 다이아그램이다.
도 7은 광원 장치의 제2의 양태의 블록 다이아그램이다.1 shows an operating room system including a portable endoscope video camera device and a portable light source device.
2 is a block diagram of a video camera apparatus.
3 is a block diagram of the light source device.
4 is a graph of camera shutter operation, light source output and camera controller data communication over time.
5 is a graph of an RF signal for adjusting camera shutter operation, light source operation, and light source operation with respect to time.
6 is a block diagram of a second aspect of a video camera apparatus.
7 is a block diagram of a second aspect of the light source apparatus.

Claims (25)

내시경 과정을 수행하기 위해서 영상 센서의 카메라 셔터를 광원의 작동과 무선 동기화하는 방법으로서,
무선 비-비디오 전송기에 연결된 카메라 조절기, 영상 센서 및, 카메라 셔터를 포함하는 내시경 비디오 카메라 장치를 제공하고;
무선 비-비디오 수신기 및 광원에 연결된 광원 조절기를 포함하는 휴대용 내시경 광원 장치를 제공하고;
비디오 카메라 장치를 사용하여 광원 목표 ON 시간을 결정하고;
카메라 셔터 주기를 기반으로 하여, 비디오 카메라 장치를 사용하여 광원 목표 시간 값을 결정하고;
광원 목표 시간 값 및 광원 목표 ON 시간을 비디오 카메라 장치의 무선 비-비디오 전송기로부터 휴대용 광원 장치의 무선 비-비디오 수신기로 전송하고;
광원 목표 시간 값 및 광원 목표 ON 시간을 무선 비-비디오 수신기로부터 광원 조절기로 제공하고;
광원 목표 시간 값에 의해 정의된 시간에서 광원 조절기를 사용하여 광원의 작동을 시작하며;
광원 목표 ON 시간 동안 광원의 작동을 유지시키는 단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.A method for wireless synchronization of a camera shutter of an image sensor with operation of a light source to perform an endoscopic procedure,
Providing an endoscopic video camera device including a camera controller coupled to a wireless non-video transmitter, an image sensor, and a camera shutter;
A portable endoscope light source device comprising a wireless non-video receiver and a light source controller coupled to the light source;
Determine a light source target ON time using a video camera device;
Determine a light source target time value using a video camera device based on a camera shutter cycle;
Transmitting the light source target time value and the light source target ON time from the wireless non-video transmitter of the video camera device to the wireless non-video receiver of the portable light source device;
Providing a light source target time value and a light source target ON time from a wireless non-video receiver to a light source controller;
Initiating operation of the light source using the light source conditioner at a time defined by the light source target time value;
And maintaining the operation of the light source during the light source target ON time. 제1항에 있어서,
비디오 카메라 장치를 사용하여 목표 카메라 셔터 주기를 초기에 결정하며;
초기 시작시에 영상 센서의 카메라 셔터를 광원의 작동과 동기화시키는데 도움을 주기 위해서 초기 목표 카메라 셔터 주기를 전송하는 단계들을 포함하며,
여기서 목표 카메라 셔터 주기이 초기 결정 및 전송 후에 결정 또는 전송되지 않는 방법. The method according to claim 1,
Initially determine a target camera shutter period using a video camera device;
Transmitting an initial target camera shutter period to help synchronize the camera shutter of the image sensor with the operation of the light source at an initial start,
Wherein the target camera shutter period is not determined or transmitted after the initial determination and transmission. 제2항에 있어서,
무선 복귀 신호를 휴대용 내시경 광원 장치의 무선 비-비디오 전송기로부터 비디오 카메라 장치의 무선 비-비디오 수신기로
동일하거나 후속적인 카메라 셔터 주기 내에 상이한 시간 주기에서 전송하는 단계를 포함하는 방법.3. The method of claim 2,
The wireless return signal is transmitted from the wireless non-video transmitter of the portable endoscope light source apparatus to the wireless non-video receiver of the video camera apparatus
In a same or subsequent camera shutter cycle in different time periods. 제1항에 있어서,
광원 목표 시간 값이 광원 목표 트리거 시간을 포함하고, 광원 목표 트리거 시간 및 광원 목표 ON 시간을 비디오 카메라 장치의 무선 비-비디오 전송기로부터 광원 장치의 무선 비-비디오 수신기로 전송하는 단계가, 무선 RF 신호에 의해 운반되는 메시지 패킷(message packet) 내의 데이터로서 광원 목표 트리거 시간 및 광원 목표 ON 시간을 전송함을 포함하는 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of transmitting the light source target trigger time and the light source target ON time from the wireless non-video transmitter of the video camera device to the wireless non-video receiver of the light source device comprises: Transmitting a light source target trigger time and a light source target ON time as data in a message packet carried by the light source. 제1항에 있어서,
광원 목표 시간 값이 광원 목표 OFF 시간을 포함하는 방법.The method according to claim 1,
Wherein the light source target time value comprises a light source target OFF time. 제1항에 있어서,
광원 목표 시간 값이 광원 목표 위상을 포함하는 방법.The method according to claim 1,
Wherein the light source target time value comprises a light source target phase. 무선 내시경 비디오 카메라 장치 및 휴대용 내시경 광원 장치의 결합 장치로서,
상기 무선 내시경 비디오 카메라 장치가:
수술 부위의 영상을 감지하고 전자 영상 셔터를 포함하는 영상 센서;
수술 부위에서 광의 존재를 감지하고 광 존재 신호를 제공하기 위한 광 검출기;
영상 센서로부터 감지된 영상을 수신하고 비디오 출력을 비디오 전송기로 제공하기 위한 카메라 조절기를 포함하며, 상기 카메라 조절기는 실제 광원 위상 및 실제 광원 ON 시간을 측정하기 위한 광 존재 신호를 수신하며, 여기서 상기 카메라 조절기는 실제 광원 위상 및 실제 광원 ON 시간으로부터의 광원 목표 시간 값 및 광원 목표 ON 시간 및 감지된 영상으로부터의 정보를 결정하며;
카메라 조절기로부터의 광원 목표 시간 값 및 광원 목표 ON 시간을 수신하고 광원 목표 시간 값 및 광원 목표 ON 시간을 포함하는 무선 RF 신호를 출력하기 위한 카메라 비-비디오 전송기를 포함하고;
상기 내시경 광원 장치가:
카메라 비-비디오 전송기로부터 무선 RF 신호를 수신하기 위한 광원 비-비디오 수신기;
광을 수술 부위로 출력하기 위한 광원;
전력을 공급하여 광원을 활성화하기 위한 광원 배터리; 및
광원 목표 시간 값 및 광원 목표 ON 시간에 응답하여 광원의 작동을 조절하기 위한 광원 조절기를 포함하며,
여기서 광원을 조절하기 위한 비디오 카메라 장치로부터 광원 장치로의 무선 신호, 및 광원으로부터 광 출력의 실제 작동 및 실제 ON 시간을 감지하는 비디오 카메라 장치의 광 검출기가, 광원으로부터의 광 출력 및 영상 센서의 전자 영상 셔터를 동기화할 수 있도록 하여, 전자 영상 셔터가 폐쇄되는 경우 광 출력이 일어나지 않도록 하는 결합 장치.A combination device of a wireless endoscope video camera device and a portable endoscope light source device,
Wherein the wireless endoscope video camera apparatus comprises:
An image sensor sensing an image of a surgical site and including an electronic image shutter;
A photodetector for sensing the presence of light at the surgical site and providing a light presence signal;
And a camera controller for receiving the sensed image from the image sensor and providing the video output to a video transmitter, wherein the camera controller receives an optical presence signal for measuring the actual light source phase and the actual light source ON time, The controller determines the light source target time value and the light source target ON time from the actual light source phase and the actual light source ON time and information from the sensed image;
A camera non-video transmitter for receiving a light source target time value and a light source target ON time from a camera controller and outputting a wireless RF signal comprising a light source target time value and a light source target ON time;
Wherein the endoscope light source device comprises:
A light source non-video receiver for receiving a wireless RF signal from a camera non-video transmitter;
A light source for outputting light to a surgical site;
A light source battery for supplying power and activating a light source; And
A light source controller for adjusting the operation of the light source in response to the light source target time value and the light source target ON time,
Wherein a photodetector of a video camera device for sensing a radio signal from a video camera device to adjust the light source to the light source device and an actual operation and actual ON time of the light output from the light source comprises a light output from the light source, So that the image shutter can be synchronized so that no optical output occurs when the electronic image shutter is closed. 제7항에 있어서,
카메라 비-비디오 전송기에 의해 전송된 무선 신호가, 광원 목표 시간 값 및 목표 ON 시간 T를 0.1 마이크로초 내지 1 밀리초의 시간 간격을 갖는 메시지 패킷으로 운반하는 결합 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the wireless signal transmitted by the camera non-video transmitter carries a light source target time value and a target ON time T in a message packet having a time interval of 0.1 microseconds to 1 millisecond. 제7항에 있어서,
광원 목표 시간 값이 목표 광원 위상을 포함하고 광원 조절기가 광원으로부터의 광 출력의 목표 위상을 비트 값으로서 카메라 조절기에 의해 인식될 수 있는 설정된 시간 양으로 변이되도록 구성되어, 광원 조절기가 정보를 카메라 조절기로 전송할 수 있는 결합 장치.8. The method of claim 7,
The light source controller is configured to shift the target phase of the light output from the light source to a predetermined amount of time such that the light source target time value is the target light source phase and the target phase of the light output from the light source can be recognized by the camera controller as a bit value, Lt; / RTI > 제9항에 있어서,
광원 장치로부터 카메라 장치로 전송된 정보가 내시경 광원 장치의 유형; 광원용으로 제공된 발광 다이오드의 유형; 광원 배터리의 유형; 광원 배터리에 대한 나머지 충전; 광원을 위한 예측된 사용 수명; 및 광원을 위한 구동된 시간 중의 적어도 하나를 포함하는 결합 장치.10. The method of claim 9,
The information transmitted from the light source device to the camera device is the type of the endoscopic light source device; The type of light emitting diode provided for the light source; Type of light source battery; Remaining charge for light source battery; The expected service life for the light source; And a driven time for the light source. 제7항에 있어서,
광원 목표 시간 값이 광원 목표 위상을 포함하고, 카메라 비-비디오 전송기에 의해 전송된 무선 RF 신호가 간헐적 무선 RF 신호이며, 여기서 간헐적 RF 신호의 시작이 광원 장치의 광원의 작동을 위한 목표 위상의 말기 및 광 출력의 초기를 나타내며, 간헐적 RF 신호의 말기가 광원으로부터의 광 출력을 위한 광원 목표 ON 시간의 말기를 나타내는 결합 장치.8. The method of claim 7,
Wherein the light source target time value comprises a light source target phase and wherein the wireless RF signal transmitted by the camera non-video transmitter is an intermittent wireless RF signal, wherein the start of the intermittent RF signal is at the end of a target phase for operation of the light source of the light source device And the end of the intermittent RF signal indicates the end of the light source target ON time for the light output from the light source. 제7항에 있어서,
비디오 카메라 조절기는, 비디오 카메라 장치가 비디오 영상을 더 이상 수집 및 전송하지 않는 경우, 카메라 비-비디오 전송기를 통해 광 OFF 신호를 전송하도록 구성되고,
여기서 광 OFF 신호에 응답하여, 광원 조절기가 광원의 작동을 방지하도록 구성되는 결합 장치.8. The method of claim 7,
The video camera controller is configured to transmit a light OFF signal through the camera non-video transmitter if the video camera apparatus is no longer collecting and transmitting the video image,
Wherein in response to the light OFF signal, the light source conditioner is configured to prevent operation of the light source. 내시경 과정을 수행하기 위해서 영상 센서의 카메라 셔터를 광원의 작동과 무선 동기화하는 방법으로서,
무선 비-비디오 전송기에 연결된 카메라 조절기 및 영상 센서를 포함하는 내시경 비디오 카메라 장치를 제공하고;
무선 비-비디오 수신기 및 광원에 연결된 광원 조절기를 포함하는 휴대용 내시경 광원 장치를 제공하고;
비디오 카메라 장치를 사용하여 광원 목표 ON 시간 및 목표 카메라 셔터 주기를 결정하고;
비디오 카메라 장치를 사용하여 광원 목표 위상을 결정하고;
목표 카메라 셔터 주기, 광원 목표 위상 및 광원 목표 ON 시간을 비디오 카메라 장치의 무선 비-비디오 전송기로부터 휴대용 광원 장치의 무선 비-비디오 수신기로 전송하고;
목표 카메라 셔터 주기, 광원 목표 위상 및 광원 목표 ON 시간을 무선 비-비디오 수신기로부터 광원 조절기로 제공하고;
목표 카메라 셔터 주기에 의해 정의된 시간에서 광원 목표 위상에 의해 정의된 시간에서 광원 조절기를 사용하여 광원의 작동을 시작하며;
광원 목표 ON 시간 동안 광원의 작동을 유지시키는 단계들을 포함하는, 방법.A method for wireless synchronization of a camera shutter of an image sensor with operation of a light source to perform an endoscopic procedure,
Providing an endoscopic video camera device including a camera controller and an image sensor coupled to the wireless non-video transmitter;
A portable endoscope light source device comprising a wireless non-video receiver and a light source controller coupled to the light source;
Determining a light source target on time and a target camera shutter period using a video camera device;
Determine a light source target phase using a video camera device;
Transmitting a target camera shutter period, a light source target phase, and a light source target ON time from a wireless non-video transmitter of the video camera device to a wireless non-video receiver of the portable light source device;
Providing a target camera shutter period, a light source target phase, and a light source target ON time from a wireless non-video receiver to a light source controller;
Initiating operation of the light source using a light source conditioner at a time defined by the light source target phase at a time defined by the target camera shutter period;
And maintaining the operation of the light source during the light source target ON time. 제13항에 있어서,
목표 카메라 셔터 주기, 광원 목표 위상 및 광원 목표 ON 시간을 비디오 카메라 장치의 무선 비-비디오 전송기로부터 광원 장치의 무선 비-비디오 수신기로 전송하는 단계가, 목표 카메라 셔터 주기, 목표 위상 및 목표 ON 시간을 무선 RF 신호에 의해 운반된 메시지 패킷 내의 데이터로서 전송하는 것을 포함하는 방법.14. The method of claim 13,
The step of transmitting the target camera shutter period, the light source target phase, and the light source target ON time from the wireless non-video transmitter of the video camera apparatus to the wireless non-video receiver of the light source apparatus comprises: As data in a message packet carried by the wireless RF signal. 제14항에 있어서,
광원 장치의 광원에 의해 수술 부위에서 광 출력에 대한 실제 광원 ON 시간 및 광원 작동의 실제 시작 시간을 측정하기 위한 광 검출기를 갖는 비디오 카메라 장치를 제공하는 단계를 포함하며,
여기서 목표 위상을 결정하고 광원 목표 ON 시간을 비디오 카메라 장치를 사용하여 결정하는 단계가,
광원 목표 위상을 실제 광원 위상과 비교하여 새로운 목표 위상을 계산하고, 광원 목표 ON 시간을 실제 광원 ON 시간과 비교하여 새로운 광원 목표 ON 시간을 계산하는 폐쇄된 루프 피드백 시스템을 포함하는 방법.15. The method of claim 14,
Providing a video camera device having a photodetector for measuring an actual light source ON time for light output at a surgical site and an actual start time of light source operation by a light source of the light source device,
Wherein determining a target phase and determining a light source target ON time using a video camera apparatus comprises:
A closed loop feedback system that compares the light source target phase with the actual light source phase to calculate a new target phase and compares the light source target ON time with the actual light source ON time to calculate a new light source target ON time. 제15항에 있어서,
새로운 광원 목표 위상 및 새로운 광원 목표 ON 시간을 비디오 카메라 장치의 무선 비-비디오 전송기로부터 광원 장치의 무선 비-비디오 수신기로 후속적으로 전송하고;
광원을, 새로운 목표 위상에 의해 정의된 시작 시간에서 광원을 시작하고 새로운 광원 목표 ON 시간을 위한 광원의 작동을 유지하기 위한 광원 조절기를 사용하여 후속적으로 조절하는 단계를 포함하는 방법.16. The method of claim 15,
Subsequently transmitting a new light source target phase and a new light source target ON time from the wireless non-video transmitter of the video camera device to the wireless non-video receiver of the light source device;
And subsequently adjusting the light source using a light source controller to start the light source at a start time defined by the new target phase and to maintain operation of the light source for the new light source target ON time. 제16항에 있어서,
설정된 시간 변이에 의해 광원으로부터 광 출력의 실제 광원 위상을 변환시킴으로써 데이터를 광원 장치로부터 비디오 카메라 장치로 전송하는 단계를 포함하며;
여기서 비디오 카메라 장치를 사용하여 목표 위상 및 목표 ON 시간을 결정하는 단계가:
실제 광원 위상에서의 시간 변이이 비트 값의 존재를 나타내는지를 결정하고;
평가를 위해 비트 값을 저장하며;
후속적인 새로운 광원 목표 위상 및 후속적인 새로운 광원 목표 ON 시간을 결정하기 전에 비트 값에 상응하는 시간 변이으로 인한 위상의 변화에 대해 고려하기 위한 실제 광원을 재조정하는 단계들을 포함하는 방법.17. The method of claim 16,
And transmitting data from the light source device to the video camera device by converting the actual light source phase of the light output from the light source by the set time variation;
Wherein the step of determining a target phase and a target ON time using a video camera apparatus comprises:
Determine whether the time variation in the actual light source phase indicates the presence of a bit value;
Store bit values for evaluation;
Resuming the actual light source for consideration of a change in phase due to a time variation corresponding to a bit value before determining a subsequent new light source target phase and a subsequent new light source target ON time. 제17항에 있어서,
비트 값의 시퀀스가 정보를 광원 장치로부터 비디오 카메라 장치로, 광원을 위해 제공된 발광 다이오드의 유형; 광원 장치를 위한 광원 배터리의 유형; 발광 다이오드를 위한 나머지 사용 수명; 발광 다이오드를 위한 구동 시간; 및 광원 배터리를 위한 나머지 충전 시간 중의 적어도 하나에 관해서 제공하는 방법.18. The method of claim 17,
A sequence of bit values is used to convert information from a light source device to a video camera device, the type of light emitting diode provided for the light source; The type of light source battery for the light source device; Remaining service life for light emitting diodes; Driving time for light emitting diodes; And a remaining charge time for the light source battery. 제13항에 있어서,
카메라 장치가 비디오 영상을 더 이상 수집하지 않는 경우 비디오 카메라 장치의 무선 비-비디오 전송기로부터의 광 OFF 신호를 전송하고;
광원 장치에서 광 OFF 신호를 수신하며;
비디오 카메라 장치가 더 이상 비디오 신호를 수집 및 전송하지 않는 한 광원의 작동을 중단하는 단계들을 포함하는 방법.14. The method of claim 13,
Transmitting a light OFF signal from a wireless non-video transmitter of the video camera device when the camera device is no longer collecting the video image;
Receiving a light OFF signal in the light source device;
And stopping the operation of the light source unless the video camera device is no longer collecting and transmitting the video signal. 내시경 과정을 수행하기 위해서 영상 센서의 카메라 셔터를 광원의 작동과 무선 동기화하는 방법으로서,
무선 비-비디오 전송기 및 무선 비-비디오 수신기에 연결된 카메라 조절기 및 영상 센서를 포함하는 내시경 비디오 카메라 장치를 제공하고;
무선 비-비디오 전송기, 무선 비-비디오 수신기 및 광원에 연결된 광원 조절기를 포함하는 휴대용 내시경 광원 장치를 제공하고;
비디오 카메라 장치를 사용하여 목표 카메라 셔터 주기 및, 광원 목표 ON 시간을 결정하고;
광원 목표 위상 및 광원 목표 트리거 시간 중의 하나를 측정하고;
광원 목표 위상 및 광원 개시 시간, 및 광원 목표 ON 시간 중 결정된 하나인 목표 카메라 셔터 주기를 비디오 카메라 장치의 무선 비-비디오 전송기로부터 휴대용 광원 장치의 무선 비-비디오 수신기로 전송하고;
광원 목표 위상 및 광원 목표 트리거 시간, 및 광원 목표 ON 시간 중 결정된 하나인 목표 카메라 셔터 주기를 무선 비-비디오 수신기로부터 광원 조절기로 제공하고;
이전 광원 목표 트리거 시간에 의해 정의된 시간에서 광원 목표 트리거 시간 또는 목표 카메라 셔터 주기에 의해 정의된 시간에서 광원 목표 위상 중 결정된 하나에 의해 정의된 시간에서 광원의 작동을 시작하기 위한 광원 조절기를 사용하여 광원을 조절하고;
목표 ON 시간 동안 광원의 작동을 유지시키며;
비디오 카메라 장치 및 광원 장치를 동기화하기 위해, 동일하거나 후속적인 카메라 셔터 주기 내의 상이한 시간 주기에서 무선 복귀 신호를 광원 장치의 비-비디오 전송기로부터 비디오 카메라 장치의 비-비디오 수신기로 전송하는 단계들을 포함하는 방법.A method for wireless synchronization of a camera shutter of an image sensor with operation of a light source to perform an endoscopic procedure,
Providing an endoscopic video camera device including a camera controller and an image sensor coupled to the wireless non-video transmitter and the wireless non-video receiver;
A portable endoscope light source device comprising a wireless non-video transmitter, a wireless non-video receiver, and a light source controller coupled to the light source;
Determining a target camera shutter period and a light source target ON time using a video camera device;
Measuring one of a light source target phase and a light source target trigger time;
Transmitting a target camera shutter period, which is one of a light source target phase and a light source start time, and a light source target ON time, from the wireless non-video transmitter of the video camera apparatus to the wireless non-video receiver of the portable light source apparatus;
Providing a target camera shutter period, which is one of a light source target phase and a light source target trigger time, and a light source target ON time, from a wireless non-video receiver to a light source controller;
Using a light source conditioner to initiate operation of the light source at a time defined by the determined one of the light source target phases at a time defined by the light source target trigger time or the target camera shutter period at the time defined by the previous light source target trigger time Adjusting the light source;
Maintains the operation of the light source during the target ON time;
Transmitting the wireless return signal from a non-video transmitter of the light source device to a non-video receiver of the video camera device in a different time period within the same or a subsequent camera shutter cycle to synchronize the video camera device and the light source device Way. 제20항에 있어서,
광원이 다수의 발광 다이오드를 포함하고, 발광 다이오드의 유형; 광원 배터리의 유형; 발광 다이오드를 위한 예측된 사용 수명; 발광 다이오드를 위한 구동된 시간; 및 광원 배터리를 위한 나머지 충전 중의 적어도 하나에 관한 정보를 포함하는 메시지 패킷으로서 무선 복귀 신호를 제공하는 단계를 포함하는 방법.21. The method of claim 20,
The light source comprises a plurality of light emitting diodes, the type of light emitting diodes; Type of light source battery; The expected service life for light emitting diodes; Time driven for light emitting diodes; And a recharging charge for the light source battery. ≪ Desc / Clms Page number 16 > 내시경 과정을 수행하기 위해서 영상 센서의 카메라 셔터를 광원의 작동과 무선 동기화하는 방법으로서,
무선 비-비디오 전송기에 연결된 카메라 조절기 및 영상 센서를 포함하는 내시경 비디오 카메라 장치를 제공하고;
무선 비-비디오 전송기 및 광원에 연결된 광원 조절기를 포함하는 휴대용 내시경 광원 장치를 제공하고;
비디오 카메라 장치를 사용하여 광원 OFF 상태 및 광원 ON 상태를 결정하고;
비디오 카메라 장치의 무선 비-비디오 전송기로부터 휴대용 광원 장치의 무선 비-비디오 수신기로 광원 OFF 상태에 이어 광원 ON 상태를 갖는 무선 신호를 전송하고;
무선 신호를 광원 장치의 비-비디오 수신기로부터 광원 조절기로 제공하며;
광원 ON 상태 동안에 광원을 작동시키고 광원 OFF 상태 동안에 광원을 작동시키지 않기 위한 광원 조절기를 사용하여 광원을 조절하는 단계들을 포함하는 방법.A method for wireless synchronization of a camera shutter of an image sensor with operation of a light source to perform an endoscopic procedure,
Providing an endoscopic video camera device including a camera controller and an image sensor coupled to the wireless non-video transmitter;
A portable endoscope light source device comprising a wireless non-video transmitter and a light source controller coupled to the light source;
Determining a light source OFF state and a light source ON state using a video camera apparatus;
Transmitting a wireless signal having a light source ON state after a light source OFF state from a wireless non-video transmitter of a video camera apparatus to a wireless non-video receiver of a portable light source apparatus;
Providing a wireless signal from a non-video receiver of the light source device to a light source controller;
And adjusting the light source using a light source controller to operate the light source during the light source ON state and not to operate the light source during the light source OFF state. 제22항에 있어서,
광원으로부터 광 출력의 실제 시작 시간을 측정하고 광 검출기에서 수신되는 광원으로부터 광 출력의 실제 광원 ON 시간을 측정하기 위한 광 검출기를 갖는 비디오 카메라 장치를 제공하는 단계를 포함하며,
여기서 비디오 카메라 장치를 사용하여 광원 ON 상태를 결정하는 단계가, 광원 ON 상태에 대한 시간 조절된 개시를 결정하기 위해 광 검출기에 의해 수득된 실제 광원 시작과 이전 광원 ON 상태의 개시를 비교하고, 후속적인 시간 조절된 광원 ON 상태를 위한 시간 길이를 결정하기 위해 실제 광원 ON 시간과 이전 광원 ON 상태의 시간 길이를 비교하는 폐쇄된 루프 피드백을 포함하며;
시간 조절된 광원 ON 상태 및 시간 조절된 OFF 상태를 광원 장치에 제공하는 단계가, 시간 조절된 ON 상태에서 시작하는 RF 신호를 전송하고, RF 신호를, RF 신호가 존재하지 않음에 상응하는 시간 조절된 OFF 상태까지 계속 방출시키며, 여기서, ON 상태 및 OFF 상태는 간헐적 RF 신호를 형성하도록 교대하는 방법.23. The method of claim 22,
Providing a video camera apparatus having a photodetector for measuring an actual start time of light output from a light source and for measuring an actual light ON time of light output from a light source received at the photodetector,
Wherein the step of determining the light source ON state using the video camera device comprises comparing the actual light source start obtained by the photo detector with the start of the previous light source ON state to determine a timed start for the light source ON state, Closed loop feedback to compare the actual light ON time and the time length of the previous light ON state to determine a time length for the time controlled light ON state;
Wherein providing the time-controlled light source ON state and the time-controlled OFF state to the light source apparatus comprises: transmitting an RF signal starting in a time-controlled ON state and outputting an RF signal to a time adjustment corresponding to the absence of the RF signal Wherein the ON and OFF states alternate to form an intermittent RF signal. 제22항에 있어서,
무선 신호를 전송하는 단계가, OFF 상태 동안에 캐리어 주파수를 전송하고 ON 상태 동안에 캐리어 주파수를 전송하면서 캐리어 주파수를 주파수 변환 키잉(frequency shift keying)하는 것을 포함하는 방법.23. The method of claim 22,
Wherein the step of transmitting a wireless signal comprises frequency shift keying a carrier frequency while transmitting a carrier frequency during an OFF state and transmitting a carrier frequency during an ON state. 제22항에 있어서,
광원 ON 상태가 광원 목표 ON 시간을 포함하고, 광원 OFF 상태가 광원 목표 OFF 시간을 포함하며, 여기서 광원 목표 ON 시간 및 광원 목표 OFF 시간이 무선 신호에 의해 운반된 메시지 패킷 내에서 전송되는 방법.23. The method of claim 22,
Wherein the light source ON state includes a light source target ON time and the light source OFF state includes a light source target OFF time, wherein the light source target ON time and the light source target OFF time are transmitted in a message packet carried by the wireless signal.
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